RU2637848C1 - Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel - Google Patents

Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel Download PDF

Info

Publication number
RU2637848C1
RU2637848C1 RU2017103282A RU2017103282A RU2637848C1 RU 2637848 C1 RU2637848 C1 RU 2637848C1 RU 2017103282 A RU2017103282 A RU 2017103282A RU 2017103282 A RU2017103282 A RU 2017103282A RU 2637848 C1 RU2637848 C1 RU 2637848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
strip
steel
heating
annealing
Prior art date
Application number
RU2017103282A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Акулов
Андрей Анатольевич Редикульцев
Лариса Соломоновна Каренина
Борис Васильевич Паршаков
Николай Васильевич Михайлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь"
Priority to RU2017103282A priority Critical patent/RU2637848C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2637848C1 publication Critical patent/RU2637848C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets

Landscapes

  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: smelting of steel containing copper from 0.4 to 0.6 wt % of copper, casting, hot rolling, etching, two-fold cold rolling with intermediate decarburizing annealing, application of magnesia coating to the strip, high-temperature and straightening annealing. Before the decarburization stage of the strip in the intermediate thickness, it is heated to 700-980°C at a rate of not less than 100°C/s in oxidizing atmosphere and cooling in oxidizing atmosphere to 600-840°C at a rate of not less than 60°C/sec immediately after reaching the maximum temperature at the heating stage.
EFFECT: provide high magnetic permeability of steel and uniformity of magnetic properties.
1 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться при производстве листовой электротехнической анизотропной стали (ЭАС, GO, CGO, RGO, HGO, Hi-B) толщиной 0,18-0,50 мм с текстурой (110)[001] (текстура Госса, ребровая текстура).The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the manufacture of sheet electrical anisotropic steel (EAS, GO, CGO, RGO, HGO, Hi-B) with a thickness of 0.18-0.50 mm with a texture of (110) [001] (Goss texture, rib texture).

Холоднокатаная электротехническая анизотропная сталь является основным магнитомягким материалом, использующимся в современном электромашиностроении для изготовления сердечников различного рода преобразующих электроэнергию устройств [1]. Уникальная крупнозернистая ориентированная структура ЭАС формируется в результате сложного технологического цикла, включающего прокатки и отжиги, одной из завершающих стадий которого является высокотемпературный отжиг, в процессе которого в стали реализуется вторичная рекристаллизация (аномальный рост зерен) с формированием текстуры Госса - (110)[001]. Основные условия реализации аномального роста в металле - предотвращение собирательной рекристаллизации за счет наличия дисперсных частиц второй (ингибиторной) фазы.Cold-rolled electrical anisotropic steel is the main soft magnetic material used in modern electrical engineering for the manufacture of cores of various kinds of electrical energy-converting devices [1]. The unique coarse-grained oriented structure of the EAS is formed as a result of a complex technological cycle, including rolling and annealing, one of the final stages of which is high-temperature annealing, during which secondary recrystallization (abnormal grain growth) is realized in steel with the formation of Goss texture - (110) [001] . The main conditions for the realization of abnormal growth in a metal are the prevention of collective recrystallization due to the presence of dispersed particles of the second (inhibitory) phase.

В русскоязычной литературе технологию производства ЭАС зачастую называют по типу используемой ингибиторной фазы (сульфидная, сульфо-нитридная, нитридная и т.п.) [2, 3]. В настоящее время ЭАС толщиной 0,18-0,50 мм производится по пяти вариантам технологий [2, 3], основанных на патенте Госса [4]. Основное количество ЭАС в России производится по так называемому нитридно-медному варианту, содержащему в химическом составе 0,4-0,6 мас. % меди [2, 5-7].In Russian-language literature, EAS production technology is often called by the type of inhibitor phase used (sulfide, sulfonitride, nitride, etc.) [2, 3]. Currently, EAS with a thickness of 0.18-0.50 mm is produced according to five technology options [2, 3], based on the Goss patent [4]. The bulk of EAS in Russia is produced according to the so-called nitride-copper version, containing 0.4-0.6 wt. % copper [2, 5-7].

Традиционно ЭАС по величине магнитной индукции В800 разделяют на два класса: сталь обычного качества с В800<1.88 Тл (коммерческого класса, CGO, RGO) и высокопроницаемую сталь с В800≥1.88 Тл (HGO, HI-B) [2, 3].Traditionally, EAS largest magnetic induction 800 are divided into two classes, normal quality steel with 800 <1.88 T (commercial grade, CGO, RGO) and high-permeability steel 800 ≥1.88 T (HGO, HI-B) [2, 3 ].

В настоящее время высокопроницаемая сталь производится по двум технологическим вариантам, разработанным компанией «Nippon Steel». Общим условием этих технологий является однократная холодная прокатка с высокой степенью деформации. Различие между вариантами состоит в методах управления ингибиторной фазой. Первая классическая сульфо-нитридная технология [7, 8] предусматривает формирование требуемой ингибиторной фазы (AlN+MnS) при горячей прокатке, а вторая, внедренная в 90-х годах [10-12], основана на введении основного элемента - азота (для формирования ингибиторной фазы AlN) при химико-термической обработке в конечной толщине (азотировании).At present, high-permeability steel is produced according to two technological options developed by Nippon Steel. A common condition of these technologies is a single cold rolling with a high degree of deformation. The difference between the options lies in the methods of controlling the inhibitory phase. The first classical sulfonitride technology [7, 8] provides for the formation of the required inhibitory phase (AlN + MnS) during hot rolling, and the second, introduced in the 90s [10-12], is based on the introduction of the main element - nitrogen (to form inhibitor phase AlN) during chemical-thermal treatment in the final thickness (nitriding).

Основным недостатком первого направления является необходимость высокотемпературного нагрева слябов (до 1400°С), который может быть реализован только на специальном дорогостоящем оборудовании (печи с жидким шлакоудалением, индукционные нагреватели слябов), отсутствующем на стандартных станах горячей прокатки.The main disadvantage of the first direction is the need for high-temperature heating of slabs (up to 1400 ° C), which can be realized only on special expensive equipment (furnaces with liquid slag removal, induction slab heaters), which is absent on standard hot rolling mills.

Второе направление, во-первых, существенно ограничивает производительность печей обезуглероживающего отжига и, во-вторых, предусматривает использование экологически неблагоприятной аммиачной атмосферы.The second direction, firstly, significantly limits the performance of decarburization annealing furnaces and, secondly, involves the use of an environmentally unfavorable ammonia atmosphere.

К недостаткам обеих технологий относятся:The disadvantages of both technologies include:

- необходимость введения в технологический цикл операции высокотемпературной (до 1150°С) термообработки горячекатаного подката.- the need for introducing into the technological cycle the operation of high-temperature (up to 1150 ° C) heat treatment of hot-rolled steel.

Другим способом производства высокопроницаемой анизотропной электротехнической стали, использующим схему с двукратной холодной прокаткой металла, содержащего 0,4-0,6 мас. % меди, и наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту (прототипом) является способ производства [13] (Патент РФ 2516323 С1. Способ производства высокопроницаемой анизотропной электротехнической стали / Цырлин М.Б. Заявитель Цырлин М.Б. [Россия]. 2012148275/02. Опубл. 20.05.2014. Приоритет от 14.11.2012).Another method for the production of highly permeable anisotropic electrical steel, using a scheme with double cold rolling of metal containing 0.4-0.6 wt. % copper, and the closest set of essential features to the claimed object (prototype) is the production method [13] (RF Patent 2516323 C1. Method for the production of highly permeable anisotropic electrical steel / Tsyrlin MB Applicant Tsyrlin MB [Russia]. 2012148275/02. Published on 05/20/2014. Priority dated 11/14/2012).

Способ предполагает выплавку стали, разливку с получением сляба, нагрев сляба, черновую и чистовую горячую прокатку, охлаждение, травление, двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающим отжигом, нанесение на полосу магнезиального покрытия, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, при этом выплавляют сталь при следующем соотношении компонентов, мас. %: С 0,018-0,035, Mn 0,10-0,40, Si 3,00-3,50, Al 0,010-0,035, N2 0,008-0,015, Cu 0,40-0,60, остальное железо и неизбежные примеси, при соотношении между углеродом и кремнием выбранным таким образом, чтобы доля аустенита при чистовой горячей прокатке в интервале температур 1150-1050°С составляла 2-10%, причем перед чистовой горячей прокаткой температуру раската поддерживают в интервале 1180-1280°С и затем осуществляют прокатку с суммарной степенью деформации 80-95% и с температурой конца прокатки 970-1030°С, охлаждение полос после прокатки проводят в течение времени, не превышающего двух секунд, а нагрев при высокотемпературном отжиге в интервале температур 400-700°С ведут со скоростью 20-25°С/час. Разливку в тонкие слябы и прокатку могут производить на литейно-прокатных модулях. При этом перед чистовой прокаткой осуществляют, подогрев раската до 1180-1280°С в пламенных или индукционных печах.The method involves smelting steel, casting to obtain a slab, heating the slab, rough and finish hot rolling, cooling, etching, double cold rolling with intermediate decarburization annealing, applying a magnesia coating to the strip, high-temperature and straightening annealing, and the steel is melted in the following ratio of components wt. %: C 0.018-0.035, Mn 0.10-0.40, Si 3.00-3.50, Al 0.010-0.035, N 2 0.008-0.015, Cu 0.40-0.60, the rest is iron and unavoidable impurities , when the ratio between carbon and silicon is selected so that the fraction of austenite during fine hot rolling in the temperature range 1150-1050 ° C is 2-10%, and before final hot rolling, the temperature of the roll is maintained in the range of 1180-1280 ° C and then rolling with a total degree of deformation of 80-95% and with a temperature of the end of rolling of 970-1030 ° C, cooling of the strips after rolling is carried out for a time not exceeding two seconds ND, and heating during high-temperature annealing in the temperature range 400-700 ° C is carried out at a speed of 20-25 ° C / hour. Casting into thin slabs and rolling can be performed on casting and rolling modules. In this case, before finishing rolling is carried out, heating the roll to 1180-1280 ° C in flame or induction furnaces.

Недостатком прототипа является необходимость поддержания перед чистовой горячей прокаткой температур полосы в интервале 1180-1280°С и температуры конца прокатки 970-1030°С, что требует либо высокотемпературного нагрева слябов (до 1400°С), либо подогрева раската перед чистовой прокаткой. Т.е. производство ЭАС по данному способу также предполагает наличие специального оборудования на станах горячей прокатки: дорогостоящих печей высокотемпературного нагрева (до 1400°С), пламенных или индукционных печей нагрева раската - что существенно ограничивает освоение данной технологии на стандартных станах горячей прокатки.The disadvantage of the prototype is the need to maintain before the final hot rolling of the strip temperatures in the range of 1180-1280 ° C and the temperature of the end of the rolling of 970-1030 ° C, which requires either high-temperature heating of the slabs (up to 1400 ° C), or heating of the roll before finishing rolling. Those. EAS production by this method also presupposes the availability of special equipment on hot rolling mills: expensive high-temperature heating furnaces (up to 1400 ° C), flame or induction heating heating furnaces - which significantly limits the development of this technology on standard hot rolling mills.

Дополнительным недостатком прототипа при производстве ЭАС является ограничение производительности печей обезуглероживающего отжига, вызванное обработкой металла в промежуточной толщине 0,50-0,80 мм.An additional disadvantage of the prototype in the production of EAS is the limited performance of decarburizing annealing furnaces caused by the processing of metal in an intermediate thickness of 0.50-0.80 mm.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа производства листовой ЭАС с высокой проницаемостью по нитридно-медному варианту технологии, лишенного отмеченных выше недостатков. Отличительная черта изобретения - быстрый нагрев полосы в промежуточной толщине перед обезуглероживанием с последующим быстрым охлаждением.The present invention is to develop a method for the production of sheet EAS with high permeability according to the nitride-copper version of the technology, devoid of the above disadvantages. A distinctive feature of the invention is the rapid heating of the strip in an intermediate thickness before decarburization, followed by rapid cooling.

Предлагаемый способ получения ЭАС, содержащей медь, включает:The proposed method for producing EAS containing copper includes:

1. Выплавку металла следующего состава, мас. %: С 0,018-0,035, предпочтительно 0,002-0,03, Mn 0,10-0,40, предпочтительно 0,20-0,35, Si 3,0-3,50, предпочтительно 3,15-3,40, Al 0,010-0,035, предпочтительно 0,010-0,025, N2 0,008-0,015, предпочтительно 0,009-0,013, Cu 0,4-0,6, остальное железо и неизбежные примеси;1. The smelting of the metal of the following composition, wt. %: C 0.018-0.035, preferably 0.002-0.03, Mn 0.10-0.40, preferably 0.20-0.35, Si 3.0-3.50, preferably 3.15-3.40, Al 0.010-0.035, preferably 0.010-0.025, N 2 0.008-0.015, preferably 0.009-0.013, Cu 0.4-0.6, the rest is iron and inevitable impurities;

2. Непрерывную разливку в слябы, в том числе и тонкие слябы на литейно-прокатных модулях;2. Continuous casting into slabs, including thin slabs on casting and rolling modules;

3. Горячую прокатку на толщину 1,5-3,5 мм, с завершением деформации при температурах не ниже 900°С и смоткой в рулоны при температуре не выше 580°С;3. Hot rolling to a thickness of 1.5-3.5 mm, with the completion of deformation at temperatures not lower than 900 ° C and winding into rolls at a temperature not higher than 580 ° C;

4. Холодную прокатку на промежуточную толщину 0,50-0,80 мм;4. Cold rolling to an intermediate thickness of 0.50-0.80 mm;

5. Обезуглероживающий отжиг полосы в увлажненной азото-водородной смеси, включающий этап нагрева, в котором полоса в промежуточной толщине быстро нагревается до температур 700-980°С со скоростью нагрева не менее 100°С/сек и этап охлаждения на котором полоса охлаждается до температур 600-850°С со скоростью охлаждения не менее 60°С/сек сразу после достижения максимальной температуры на этапе нагрева. При этом быстрый нагрев и охлаждение входят в фазу нагрева обезуглероживающего отжига и выполняются в безокислительной атмосфере;5. Decarburizing annealing of the strip in a humidified nitrogen-hydrogen mixture, comprising a heating step in which a strip in the intermediate thickness is quickly heated to temperatures of 700-980 ° C with a heating rate of at least 100 ° C / s and a cooling step in which the strip is cooled to temperatures 600-850 ° C with a cooling rate of at least 60 ° C / s immediately after reaching the maximum temperature in the heating phase. In this case, rapid heating and cooling enter the heating phase of decarburization annealing and are carried out in an oxygen-free atmosphere;

6. Холодную прокатку на толщину 0,15-0,50 мм;6. Cold rolling to a thickness of 0.15-0.50 mm;

7. Нанесение термостойкого покрытия;7. Application of heat-resistant coating;

8. Высокотемпературный отжиг с ограничением скорости нагрева рулонов в интервале температур 400-700°С до 20-25°С/час;8. High-temperature annealing with a limitation of the heating rate of the coils in the temperature range 400-700 ° C to 20-25 ° C / h;

9. Выпрямляющий отжиг с нанесением электроизоляционного покрытия. Горячая прокатка, холодная прокатка и другие способы в изобретении представляют собой традиционные технические способы в этой области техники.9. Rectifier annealing with electrical insulating coating. Hot rolling, cold rolling and other methods in the invention are traditional technical methods in this technical field.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем. Ранее считалось, что высокая степень совершенства и однородность текстуры (110)[001] в ЭАС может быть достигнута либо за счет формирования большого количества высокодисперсной ингибиторной фазы в процессе горячей прокатки и термообработки подката, а также мощного силового воздействия на текстуру стали, каковой является однократная холодная прокатка (степень деформации более 80%, оптимальная - 88%). Либо, при использовании двукратной прокатки, за счет сохранения структуры и текстуры горячекатаного подката, характерных, для деформированного состояния (при минимальном развитии рекристаллизации) за счет параметров горячей прокатки и минимизации объема фазовой перекристаллизации [13]. Проведенные авторами заявки на изобретение исследования показали, что вышеперечисленные подходы являются не обязательными. Высокая проницаемость в ЭАС может быть получена воздействием на структуру и ингибиторную фазу металла, содержащего медь (0,4-0,6%), параметрами нагрева на стадии обезуглероживающего отжига в промежуточной толщине.The essence of the proposed technical solution is as follows. It was previously believed that a high degree of perfection and uniformity of the (110) [001] texture in an EAE can be achieved either by the formation of a large amount of a finely dispersed inhibitory phase during hot rolling and heat treatment of the tack, as well as a powerful force effect on the steel texture, which is a single cold rolling (degree of deformation of more than 80%, optimal - 88%). Or, when using double rolling, due to the preservation of the structure and texture of the hot rolled steel, characteristic of the deformed state (with minimal development of recrystallization) due to the parameters of hot rolling and to minimize the volume of phase recrystallization [13]. The authors of the application for the invention of the study showed that the above approaches are not required. High permeability in EAS can be obtained by affecting the structure and inhibitory phase of a metal containing copper (0.4-0.6%), heating parameters at the stage of decarburization annealing in an intermediate thickness.

Проведение быстрого нагрева полосы в промежуточной толщине в безокислительной атмосфере до температур 700-980°С со скоростью нагрева не менее 100°С/сек с последующим охлаждением нагретой полосы в безокислительной атмосфере до температур 600-850°С со скоростью охлаждения не менее 60°С/сек сразу после достижения максимальной температуры при нагреве, с последующим проведением обезуглероживания в увлажненной азото-водородной смеси, приводит к получению особо низких электромагнитных потерь и высокой степени совершенства и однородности текстуры (110)[001] в готовой ЭАС, содержащей медь 0,40-0,60 мас. %.Conducting rapid heating of a strip in an intermediate thickness in an oxidizing atmosphere to temperatures of 700–980 ° C with a heating rate of at least 100 ° C / s followed by cooling of the heated strip in an oxidizing atmosphere to temperatures of 600–850 ° C with a cooling rate of at least 60 ° C / sec immediately after reaching the maximum temperature during heating, followed by decarburization in a humidified nitrogen-hydrogen mixture, leads to extremely low electromagnetic losses and a high degree of perfection and uniformity of texture (110) [001] in the finished EAS containing copper 0.40-0.60 wt. %

Известно, что наличие меди в электротехнической стали приводит к повышению температур начала как первичной, так и вторичной рекристаллизациии [14]. Причем медь при первичной рекристаллизации затрудняет как процесс зародышеобразования, так и непосредственно рост свободных от дислокаций кристаллитов. Результатом этого является обострение октаэдрической компоненты в текстуре первичной рекристаллизации. Повышение температур вторичной рекристаллизации обостряет ребровую ориентировку в готовой стали, т.е. магнитные свойства. При этом влияние меди на структурные преобразования является комплексным. На стадии полигонизации из пересыщенного твердого раствора выделяются метастабильные (существующие только в узких диапазонах температур) дисперсные фазы на основе меди, тормозящие рекристаллизацию. Также наличие меди вызывает формирование атмосфер или когерентных предвыделений меди на дислокациях, которые приводят к изменению фундаментальных характеристик кристаллической структуры (барьер Пайерлса и энергия дефекта упаковки) и, как следствие, к отмеченному выше влиянию на температуры первичной и вторичной рекристаллизации.It is known that the presence of copper in electrical steel leads to an increase in the onset temperatures of both primary and secondary recrystallization [14]. Moreover, copper during primary recrystallization complicates both the nucleation process and the direct growth of crystallites free from dislocations. The result is an exacerbation of the octahedral component in the texture of primary recrystallization. An increase in secondary recrystallization temperatures aggravates the rib orientation in the finished steel, i.e. magnetic properties. Moreover, the effect of copper on structural transformations is complex. At the polygonization stage, metastable (existing only in narrow temperature ranges) dispersed phases based on copper that inhibit recrystallization are separated from the supersaturated solid solution. Also, the presence of copper causes the formation of atmospheres or coherent pre-precipitations of copper at dislocations, which lead to a change in the fundamental characteristics of the crystal structure (Peierls barrier and stacking fault energy) and, as a consequence, to the above-mentioned effect on the temperatures of primary and secondary recrystallization.

Применение заявленного технического решения позволяет:The application of the claimed technical solution allows you to:

1. За счет скоростного нагрева полосы в промежуточной толщине до температур 700-980°С:1. Due to the high-speed heating of the strip in the intermediate thickness to temperatures of 700-980 ° C:

1.1 повысить температуру начала первичной рекристаллизации, что приводит, с отмеченными выше механизмами влияния меди, к увеличению количества зародышей с благоприятной для последующей прокатки острой октаэдрической ориентировкой, а также увеличивает перед второй холодной прокаткой количество зародышей первичной рекристаллизации с более острой ребровой ориентировкой.1.1 increase the temperature of the onset of primary recrystallization, which, with the above-mentioned mechanisms of copper influence, leads to an increase in the number of nuclei with an acute octahedral orientation favorable for subsequent rolling, and also increases the number of primary recrystallization nuclei with a sharper rib orientation before the second cold rolling.

1.2 быстро растворить часть нитридов алюминия (AlN) и нестабильных нитридов кремния (Si3N4) и, тем самым, повысить содержание и однородность распределения азота в твердом растворе α-железа по толщине полосы.1.2 quickly dissolve part of aluminum nitrides (AlN) and unstable silicon nitrides (Si 3 N 4 ) and, thereby, increase the content and uniformity of the distribution of nitrogen in the α-iron solid solution over the strip thickness.

2. За счет охлаждения нагретой полосы до температур 600-850°С со скоростью охлаждения не менее 60°С/сек сразу после достижения максимальной температуры:2. By cooling the heated strip to temperatures of 600-850 ° C with a cooling rate of at least 60 ° C / s immediately after reaching the maximum temperature:

2.1 зафиксировать мелкодисперсную ингибиторную фазу AlN (зафиксировать высокотемпературное состояние) и довыделить часть новой мелкодисперсной ингибиторной фазы AlN, при этом избежав коагуляции ингибитора;2.1 fix the finely dispersed inhibitory phase of AlN (fix the high-temperature state) and add a part of the new finely dispersed inhibitory phase of AlN, while avoiding the coagulation of the inhibitor;

2.2 обеспечить однородный по сечению полосы размер зерна после обезуглероживания (за счет однородного распределения мелкодисперсной фазы по толщине полосы) и, как следствие, в конечной толщине более однородную текстуру вторичной рекристаллизации.2.2 to ensure a uniform grain size across the strip section after decarburization (due to the uniform distribution of the finely dispersed phase over the strip thickness) and, as a result, a more uniform secondary recrystallization texture in the final thickness.

Проведение операций нагрева и охлаждения в безокислительной атмосфере позволяет избежать избыточного окисления и получить хорошее качество поверхности на готовой продукции.Carrying out heating and cooling operations in a non-oxidizing atmosphere avoids excessive oxidation and obtain good surface quality on the finished product.

На рис. 1 приведены схемы производства ЭАС в соответствии с прототипом (а), производства высокопроницаемой ЭАС по классической сульфо-нитридной технологии (б) и производства ЭАС, содержащей медь, в соответствии с заявляемым техническим решением (в). Жирным шрифтом выделены ключевые особенности каждой из схем производства.In fig. 1 shows the production scheme of EAS in accordance with the prototype (a), the production of highly permeable EAS according to the classical sulfonitride technology (b) and the production of EAS containing copper, in accordance with the claimed technical solution (c). The key features of each production scheme are highlighted in bold.

Способ может быть осуществлен следующим образом.The method can be carried out as follows.

В промышленный агрегат обезуглероживания металла в промежуточной толщине 0,50-0,80 мм устанавливается дополнительная секция нагрева, оборудованная индукционным нагревателем. Размеры и мощность секции рассчитывается из необходимости обеспечить нагрев до температур 700-980°С со скоростью не менее 100°С/сек с последующим обезуглероживанием по стандартному режиму. При наличии возможности, после нагрева на выходе из секции, обеспечивается охлаждение до температур 600-850°С со скоростью более 60°С/сек сразу после достижения максимальной температуры. При этом в отличие от стадии обезуглероживающего отжига полосы, который осуществляется в увлажненной азото-водородной смеси, индукционный нагрев и охлаждение осуществляются в безокислительной атмосфере (например, в азотном защитном газе) для подавления избыточного окисления и получения после обезуглероживания стандартных параметров окисления поверхности. Отмеченное решение позволяет также существенно повысить производительность агрегатов обезуглероживания металла в промежуточной толщине, за счет сокращения времени необходимого для нагрева полосы, осуществляемого обычно пламенным или электрическим нагревом, т.е. увеличить эффективную рабочую длину печей. Это дополнительно позволяет устранить отмеченный выше недостаток прототипа по производительности печей обезуглероживания при производстве ЭАС по нитридно-медному варианту.An additional heating section equipped with an induction heater is installed in the industrial unit for decarburization of metal in an intermediate thickness of 0.50-0.80 mm. The size and power of the section is calculated from the need to ensure heating to temperatures of 700-980 ° C with a speed of at least 100 ° C / s followed by decarburization according to the standard mode. If possible, after heating at the outlet of the section, cooling to temperatures of 600-850 ° C with a speed of more than 60 ° C / s is provided immediately after reaching the maximum temperature. In this case, unlike the stage of decarburization annealing of the strip, which is carried out in a humidified nitrogen-hydrogen mixture, induction heating and cooling are carried out in a non-oxidizing atmosphere (for example, in nitrogen protective gas) to suppress excess oxidation and obtain standard surface oxidation parameters after decarburization. The noted solution also allows to significantly increase the performance of metal decarburization units in the intermediate thickness, by reducing the time required to heat the strip, which is usually carried out by flame or electric heating, i.e. increase the effective working length of the furnaces. This additionally eliminates the aforementioned disadvantage of the prototype for the performance of decarburization furnaces in the production of EAS according to the nitride-copper version.

Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является: 1) возможность производства ЭАС с высокой проницаемостью, содержащей 0,4-0,6 мас. % Cu, без использования при горячей прокатке печей высокотемпературного нагрева (до 1400°С); 2) повышение производительности агрегатов обезуглероживания металла в промежуточной толщине, за счет сокращения времени необходимого для нагрева полосы.Thus, the technical result of the claimed invention is: 1) the possibility of producing EAS with high permeability, containing 0.4-0.6 wt. % Cu, without using high-temperature heating furnaces during hot rolling (up to 1400 ° С); 2) increasing the performance of metal decarburization units in the intermediate thickness, by reducing the time required to heat the strip.

Ниже приведено описание экспериментов, проведенных авторами настоящего изобретения. Условия проведения экспериментов и их результаты представляют собой примеры, используемые для подтверждения осуществимости и результатов настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение не ограничивается приведенными примерами.The following is a description of the experiments conducted by the authors of the present invention. The conditions of the experiments and their results are examples used to confirm the feasibility and results of the present invention, while the present invention is not limited to the examples.

Пример 1. Выплавляли сталь с химическим составом, мас. %: С 0,018-0,035, Mn 0,1-0,4, Si 3,00-3,50, Al 0.01-0,035, N2 0,08-0,015, Cu 0,4-0,6, остальное железо и неизбежные примеси. Полученные слябы нагревали с последующей горячей прокаткой до получения горячекатаной полосы в толщине 2.5 мм. Полосы прошли травление и затем на стане холодной прокатки прокатывались на толщину 0.70 мм.Example 1. Smelted steel with a chemical composition, wt. %: C 0.018-0.035, Mn 0.1-0.4, Si 3.00-3.50, Al 0.01-0.035, N 2 0.08-0.015, Cu 0.4-0.6, the rest is iron and inevitable impurities. The resulting slabs were heated, followed by hot rolling, to obtain a hot-rolled strip 2.5 mm thick. The strips were etched and then rolled to a thickness of 0.70 mm in a cold rolling mill.

После прокатки полосы подверглись нагреву в индукционной печи перед обезуглероживанием. Скорость полосы варьировалась, чтобы обеспечить разный режим нагрева и охлаждения. Затем каждая полоса прошла обезуглероживающий отжиг во влажной азото-водородной атмосфере при постоянной температуре 840°С. Дальнейший передел включал вторую холодную прокатку на толщину 0,27 мм, нанесение магнезиального покрытия, высокотемпературный отжиг при температуре 1150°С с ограничением скорости нагрева рулонов в интервале температур 400-700°С до 20-25°С/час. Затем с полос смыли остатки окиси магния и нанесли электроизоляционное покрытие на ранее сформированный форстеритный слой. Соответствующие режимы обработки и результаты приведены в таблице 1.After rolling, the strips were heated in an induction furnace before decarburization. The speed of the strip was varied to provide different modes of heating and cooling. Then, each strip underwent decarburization annealing in a humid nitrogen-hydrogen atmosphere at a constant temperature of 840 ° С. Further redistribution included a second cold rolling to a thickness of 0.27 mm, applying a magnesia coating, high-temperature annealing at a temperature of 1150 ° C with a limitation of the heating rate of the coils in the temperature range 400-700 ° C to 20-25 ° C / hour. Then, the magnesium oxide residues were washed off the strips and an insulating coating was applied to the previously formed forsterite layer. The corresponding processing modes and results are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из данных таблицы следует, что применение заявленного технического решения позволяет достичь уровня магнитных свойств, характерных для высокопроницаемой стали, что объясняется равномерным довыделением дополнительной мелкодисперсной ингибиторной фазы и процессами текстурообразования, связанными с наличием меди.From the data of the table it follows that the application of the claimed technical solution allows to achieve the level of magnetic properties characteristic of high-permeability steel, which is explained by the uniform addition of an additional finely dispersed inhibitory phase and the texture formation processes associated with the presence of copper.

Лучшие магнитные свойства получены при быстром нагреве полосы в промежуточной толщине перед обезуглероживанием до температур 700-980°С со скоростью нагрева не менее 100°С/сек и охлаждении до температур 600-850°С со скоростью не менее 60°С/сек сразу после достижения максимальной температуры на этапе нагрева.The best magnetic properties were obtained by rapidly heating the strip in an intermediate thickness before decarburization to temperatures of 700-980 ° C with a heating rate of at least 100 ° C / s and cooling to temperatures of 600-850 ° C with a speed of at least 60 ° C / s immediately after reaching the maximum temperature during the heating phase.

Пример 2. Полосы в промежуточной толщине 0,65 мм, изготовленные по нитридно-медной технологии, подверглись нагреву до 840°С перед обезуглероживанием при скорости нагрева 10°С/сек, 22°С/сек и 225°С/сек, и сразу после достижения 840°С были охлаждены до 750°С менее чем за 1,5 секунды. Затем каждая полоса прошла обезуглероживающий отжиг во влажной азото-водородной атмосфере при постоянной температуре 840°С. Дальнейший передел включал вторую холодную прокатку на толщины 0,23, 0,27 и 0,30 мм, нанесение магнезиального покрытия, высокотемпературный отжиг при температуре 1150°С с ограничением скорости нагрева рулонов в интервале температур 400-700°С до 20-25°С/час. Затем с полос смыли остатки окиси магния и нанесли электроизоляционное покрытие на ранее сформированный форстеритный слой. Соответствующие режимы обработки и результаты приведены в таблице 2.Example 2. Strips in an intermediate thickness of 0.65 mm, manufactured by nitride-copper technology, were heated to 840 ° C before decarburization at a heating rate of 10 ° C / s, 22 ° C / s and 225 ° C / s, and immediately after reaching 840 ° C, they were cooled to 750 ° C in less than 1.5 seconds. Then, each strip underwent decarburization annealing in a humid nitrogen-hydrogen atmosphere at a constant temperature of 840 ° С. Further redistribution included a second cold rolling to a thickness of 0.23, 0.27 and 0.30 mm, application of a magnesia coating, high-temperature annealing at a temperature of 1150 ° C with a limitation of the heating rate of the coils in the temperature range 400-700 ° C to 20-25 ° C / hour. Then, the magnesium oxide residues were washed off the strips and an insulating coating was applied to the previously formed forsterite layer. The corresponding processing modes and results are shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Из данных таблицы 2 следует, что применение заявленного технического решения позволяет получать однозначное стабильное улучшение электромагнитной индукции В8 и удельных потерь Р1.7/50 в ЭАС, содержащей 0,4-0,6 мас. % меди, для толщин 0,23-0,30 мм.From the data of table 2 it follows that the application of the claimed technical solution allows to obtain an unambiguous stable improvement in electromagnetic induction B 8 and specific losses P 1.7 / 50 in the EAS containing 0.4-0.6 wt. % copper, for thicknesses of 0.23-0.30 mm.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Казаджан Л.Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов / Л.Б. Казаджан. Под ред. В.Д. Дурнева. М.: ООО «Наука и технологии. 2000. 224 с.1. Kazadzhan LB Magnetic properties of electrical steel and alloys / L.B. Kazadzhan. Ed. V.D. Durneva. M .: LLC “Science and Technology. 2000.224 s.

2. Лобанов М.Л., Русаков Г.М., Редикульцев А.А. Электротехническая анизотропная сталь. Часть I. История развития // МиТОМ. 2011. №7. С. 18-25.2. Lobanov M.L., Rusakov G.M., Redikultsev A.A. Electrical anisotropic steel. Part I. History of development // MiTOM. 2011. No7. S. 18-25.

3. Лобанов М.Л., Русаков Г.М., Редикульцев А.А. Электротехническая анизотропная сталь. Часть II. Современное состояние // МиТОМ. 2011. №8. С. 3-7.3. Lobanov M.L., Rusakov G.M., Redikultsev A.A. Electrical anisotropic steel. Part II Current state // MiTOM. 2011. No8. S. 3-7.

4. N.P. Goss, US Patent №1965559. 03.07.1934.4. N.P. Goss, US Patent No. 1965559. 07/03/1934.

5. Барятинский В.П., Беляева Г.Д., Удовиченко Н.В. и др. Исследование структурных особенностей сплава Fe-3%Si, легированного медью // В сб. Прецизионные сплавы в электротехнике и приборостроении. М.: Металлургия. 1984. С. 33-37.5. Baryatinsky V.P., Belyaeva G.D., Udovichenko N.V. et al. Study of the structural features of the Fe-3% Si alloy doped with copper // In Sb. Precision alloys in electrical engineering and instrument making. M .: Metallurgy. 1984. S. 33-37.

6. Франценюк И.В., Казаджан В.Б., Барятинский В.П. Достижения в улучшении качества электротехнических сталей на НЛМК // Сталь. 1994. №10. С. 35-38.6. Frantsenyuk I.V., Kazadzhan VB, Baryatinsky V.P. Achievements in improving the quality of electrical steel at NLMK // Steel. 1994. No. 10. S. 35-38.

7. Xia Z., Kang Y., Wang Q. Developments in the production of grain-oriented electrical steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2008. 254-255. P. 307-314.7. Xia Z., Kang Y., Wang Q. Developments in the production of grain-oriented electrical steel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2008.254-255. P. 307-314.

8. Taguchi S., Sakakura A. US Patent №3159511. Process of producing single-oriented silicon steel. 01.12.1964.8. Taguchi S., Sakakura A. US Patent No. 3159511. Process of producing single-oriented silicon steel. 12/01/1964.

9. Taguchi S., Sakakura A., Takashima H. US Patent №3287183. Process of producing single-oriented silicon steel sheets having a high magnetic induction. 22.10.1966.9. Taguchi S., Sakakura A., Takashima H. US Patent No. 3287183. Process of producing single-oriented silicon steel sheets having a high magnetic induction. 10/22/1966.

10. Kobayashi H., Kuroki K., Minakuchi M., Yakashiro K. US Patent №4979996. Process for Preparation of Grain-Oriented electrical steel sheet comprising a nitriding treatment. 25.12.1990.10. Kobayashi H., Kuroki K., Minakuchi M., Yakashiro K. US Patent No. 4979996. Process for Preparation of Grain-Oriented electrical steel sheet containing a nitriding treatment. 12/25/1990.

11. Takahashi N., Suga Y., Kuroki K., Ueno K. US Patent №5049205. Process for preparing unidirectional silicon steel sheet having high magnetic flux density. 17.09.1991.11. Takahashi N., Suga Y., Kuroki K., Ueno K. US Patent No. 5049205. Process for preparing unidirectional silicon steel sheet having high magnetic flux density. 09/17/1991.

12. Kobayashi H., Tanaka O., FujiiH. US Patent №5190597. Process for producing grain-oriented electrical steel sheet having improved magnetic and surface film properties. 02.03.1993.12. Kobayashi H., Tanaka O., FujiiH. US Patent No. 5190597. Process for producing grain-oriented electrical steel sheet having improved magnetic and surface film properties. 03/02/1993.

13. Цырлин М.Б. Способ производства высокопроницаемой анизотропной электротехнической стали / Заявитель Цырлин М.Б. [Россия]. Патент РФ 2516323 С1. Опубл. 20.05.2014. Приоритет от 14.11.201213. Tsyrlin M.B. Method for the production of highly permeable anisotropic electrical steel / Applicant M. Tsyrlin [Russia]. RF patent 2516323 C1. Publ. 05/20/2014. Priority 11/14/2012

14. Редикульцев А.А., Юровских А.С. Влияние меди на процессы деформации и первичной рекристаллизации монокристаллов сплава Fe-3%Si // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2012. №5. С. 45-50.14. Redikultsev A.A., Yurovskikh A.S. The effect of copper on the processes of deformation and primary recrystallization of single crystals of Fe-3% Si alloy // Izvestiya VUZov. Ferrous metallurgy. 2012. No5. S. 45-50.

Claims (2)

1. Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокой проницаемостью, включающий выплавку стали, содержащей медь 0,4-0,6 мас. %, разливку, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающим отжигом, нанесение на полосу магнезиального покрытия, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, отличающийся тем, что перед обезуглероживающим отжигом осуществляют нагрев полосы в безокислительной атмосфере до температуры 700-980°C со скоростью не менее 100°C/с.1. Method for the production of electrical anisotropic steel with high permeability, including the smelting of steel containing copper 0.4-0.6 wt. %, casting, hot rolling, etching, double cold rolling with intermediate decarburizing annealing, applying a magnesia coating to the strip, high temperature and straightening annealing, characterized in that before decarburizing annealing, the strip is heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of 700-980 ° C at a temperature of not less than 100 ° C / s. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после достижения максимальной температуры нагрева полосы её охлаждают в безокислительной атмосфере до температуры 600-850°C со скоростью не менее 60°C/с, а затем подвергают обезуглероживающему отжигу.2. The method according to p. 1, characterized in that after reaching the maximum heating temperature of the strip it is cooled in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of 600-850 ° C at a rate of at least 60 ° C / s, and then subjected to decarburization annealing.
RU2017103282A 2017-01-31 2017-01-31 Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel RU2637848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103282A RU2637848C1 (en) 2017-01-31 2017-01-31 Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103282A RU2637848C1 (en) 2017-01-31 2017-01-31 Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637848C1 true RU2637848C1 (en) 2017-12-07

Family

ID=60581438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017103282A RU2637848C1 (en) 2017-01-31 2017-01-31 Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637848C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701606C1 (en) * 2019-04-29 2019-09-30 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Method for production of anisotropic electrical steel with high permeability
RU2701599C1 (en) * 2019-04-29 2019-09-30 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Production method of high-permeable anisotropic electrical steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU428005A1 (en) * 1972-04-10 1974-05-15 Н. А. Кабанцев, В. М. Ципер, Н. И. Шефтель , Л. В. Миронов METHOD OF MANUFACTURING SHEET TECHNICAL PURE IRON
RU2407880C1 (en) * 2007-03-19 2010-12-27 Нэшенл Ойлвел Варко, эЛ.Пи. Hydraulic jar of drilling assembly (versions) and control method of hydraulic jar
RU2442832C1 (en) * 2010-10-15 2012-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for production of high-silicone isotropic electrotechnical steel
EP3018221A1 (en) * 2006-05-24 2016-05-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method of production of grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density
RU2593051C1 (en) * 2012-07-20 2016-07-27 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method of producing oriented-grain electric steel sheet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU428005A1 (en) * 1972-04-10 1974-05-15 Н. А. Кабанцев, В. М. Ципер, Н. И. Шефтель , Л. В. Миронов METHOD OF MANUFACTURING SHEET TECHNICAL PURE IRON
EP3018221A1 (en) * 2006-05-24 2016-05-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method of production of grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density
RU2407880C1 (en) * 2007-03-19 2010-12-27 Нэшенл Ойлвел Варко, эЛ.Пи. Hydraulic jar of drilling assembly (versions) and control method of hydraulic jar
RU2442832C1 (en) * 2010-10-15 2012-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for production of high-silicone isotropic electrotechnical steel
RU2593051C1 (en) * 2012-07-20 2016-07-27 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Method of producing oriented-grain electric steel sheet

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701606C1 (en) * 2019-04-29 2019-09-30 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Method for production of anisotropic electrical steel with high permeability
RU2701599C1 (en) * 2019-04-29 2019-09-30 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Production method of high-permeable anisotropic electrical steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101070064B1 (en) Process for producing grain-oriented magnetic steel sheet with high magnetic flux density
JP6208855B2 (en) Method for producing oriented high silicon steel
JP6844125B2 (en) Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet
JP5564571B2 (en) Low iron loss high magnetic flux density grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof
JP2012126989A (en) Method for producing directional electromagnetic steel sheet
JP6379100B2 (en) Directional silicon steel and method for producing the same
JP4697841B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
JP2004526862A5 (en)
CN104451378A (en) Oriented silicon steel with excellent magnetic property and production method of oriented silicon steel
JP5332134B2 (en) Manufacturing method of high magnetic flux density grain-oriented electrical steel sheet
JP2022514794A (en) Directional electrical steel sheet and its manufacturing method
RU2637848C1 (en) Method for producing high-permeability anisotropic electrical steel
KR102111433B1 (en) Process for the production of grain-oriented magnetic sheet with a high level of cold reduction
JP4714637B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density
JP2005226111A (en) Method for producing grain-oriented silicon steel sheet excellent in magnetic characteristic
JP6465049B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
JP5005873B2 (en) Method for producing directional electromagnetic steel strip
JP2019026891A (en) Nonoriented magnetic steel sheet, and method of producing the same
JP2008001978A (en) Process for producing grain-oriented magnetic steel sheet with high magnetic flux density
RU2701606C1 (en) Method for production of anisotropic electrical steel with high permeability
RU2701599C1 (en) Production method of high-permeable anisotropic electrical steel
JPH055126A (en) Production of nonoriented silicon steel sheet
CN111417737B (en) Grain-oriented electromagnetic steel sheet with low iron loss and method for producing same
JP2005002401A (en) Method for producing non-oriented silicon steel sheet
JPH083699A (en) Nonoriented silicon steel sheet excellent in iron loss after stress relief annealing and its production